《液压与气压传动（第2版）》教案 第10课 拆卸液压缸-液压缸

10拆卸液压缸——液压缸第课10拆卸液压缸——液压缸第课PAGE110拆卸液压缸第课PAGE10拆卸液压缸第课PAGE310PAGE4第10PAGE4第课拆卸液压缸——液压缸

课题拆卸液压缸——液压缸课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：了解液压缸的类型和图形符号掌握液压缸的典型结构和工作原理思政育人目标：培养学生严谨的学习作风教学重难点教学重点：液压缸的典型结构和工作原理教学难点：液压缸的工作原理的理解与应用教学方法问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：→→问题导入→传授新知（35min）第2节课：问题导入（5min）→传授新知（27min）→思政讲堂（8min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，学生扫描课本79页的“任务工单3-2”，完成课前任务小黄与师傅老李今天要对一批液压缸进行维护工作。老李告诉小黄：“正确使用与维护液压缸，可以延长它的使用寿命，并保证它在工作时具有良好的稳定性。我们需要定期对液压缸内部零部件进行清洗，并更换老化的密封装置。此时，我们就要先正确拆卸液压缸，才能进行这些工作。”之后，老李同小黄一起开始拆卸液压缸。（详见教材）【学生】完成课前任务通过课前的预热，让学生了解本次课所学课程的大概内容，激发学生的学习欲望考勤（2min）【教师】使用文旌课堂APP，让学生登录签到【学生】使用文旌课堂APP签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入（8min）同学们请思考一下，当我们走在大街上，会时常见到在建楼、修路的挖掘机，它挥动着巨大的机械手臂，挖掘地面，铲起沙土。那么这些机械手臂是由什么组合而成的呢？工作原理是怎样的？通过问题，引导学生思考，调动学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣传授新知（35min）一、液压缸的类型和图形符号液压缸的结构简单，工作可靠，可与杠杆、连杆、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等配合使用，能实现多种机械运动。液压缸在各类机械的液压传动系统中得到了广泛的应用。如图3-7所示（详见教材），液压缸按结构特点不同，可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸和组合缸4类。其中，活塞缸和柱塞缸用以实现直线运动，输出推力和速度；摆动缸用以实现小于360°的转动，输出转矩和角速度；组合缸具有较特殊的结构和功用。工程中以活塞缸应用最为广泛。【教师】请学生扫描课本81页的二维码，观看视频通过观看视频，了解液压缸。【学生】观看视频、理解、记忆液压缸按作用方式和供油方向不同，可分为单作用液压缸和双作用液压缸两种。单作用液压缸只能从一个方向供油，液压力只能使活塞（或柱塞）做单方向运动，反方向运动必须靠外力（如弹簧弹力或自身重力等）实现，如图3-8所示；双作用液压缸可从两个方向供油，由液压力实现两个方向的运动，如图3-9所示。二、液压缸的典型结构前面所述图3-6所示的液压缸结构图即为单杆式活塞缸的结构图，它主要由缸体组件和活塞组件两个基本部分组成。缸体组件包括缸体、前后端盖、导向套等零件，其中，缸体多采用无缝钢管制成；活塞组件包括活塞、缓冲套、活塞杆等零件。缸体组件和活塞组件在组装后通过长拉杆连接起来，并用螺母锁紧。【教师】提问学生实质上，液压缸输出的是什么物理量？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答液压缸输出的是力或力矩。【学生】聆听、理解、记忆为了保证液压缸具有可靠的密封性，在前、后端盖与缸体之间，活塞与缸体内壁之间，活塞杆与前端盖之间，活塞杆与活塞之间均设置有相应的密封元件。（详见教材）1．缸体组件缸体组件与活塞组件构成密封油腔，并承受很大的液压力，因此，缸体组件要有足够的强度和刚度、较高的表面质量和可靠的密封性。常见的缸体与端盖的连接形式如图3-10所示（详见教材）。①法兰连接如图3-10（a）所示，缸体端部一般用铸造、墩粗等方法制成法兰盘或焊接法兰盘，采用止口定位，再用螺栓与端盖固定。法兰连接结构简单、易加工、易装卸，因而使用广泛，但该连接形式的重量和外形尺寸大。②半环连接如图3-10（b）所示。半环连接是将两半环装于缸体环形槽内，再用套或挡圈压住半环，以达到连接的目的。它分外半环连接和内半环连接两种。半环连接结构紧凑、外形尺寸小、质量较轻、易装卸，但缸体开槽后机械强度会削弱，需加厚缸壁。半环连接应用十分普遍，常用于由无缝钢管制成的缸体与端盖之间的连接。（详见教材）2．活塞组件根据工作压力、安装方式和工作条件的不同，活塞与活塞杆的连接形式很多，常见的有焊接连接、锥销连接、螺纹连接和半环连接等，如图3-11所示（详见教材）。①焊接连接如图3-11（a）所示，其结构简单、轴向尺寸小，但损坏后需整体更换，常用于小直径液压缸。②锥销连接如图3-11（b）所示，其结构简单、装拆方便，但承载能力小，且需有防止锥销脱落的措施，多用于中低压轻载液压缸中。（详见教材）3．密封装置【教师】提问学生液压缸的密封装置主要是哪些部位之间的密封？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答液压缸的密封主要是指活塞与缸体、活塞杆与端盖间的动密封和活塞与活塞杆、缸体与端盖间的静密封，用来防止液压缸内部和外部的泄漏。【学生】聆听、理解、记忆4．缓冲装置当液压缸所驱动的工作部件质量较大、速度较高时，活塞运动到终端时会撞击端盖，产生冲击和噪声，严重影响液压缸工作性能，甚至损坏液压缸。因此，在大型、高速或高精度的液压设备中，常在液压缸中设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。常见的缓冲装置如图3-12所示（详见教材）。5．排气装置液压传动系统中混入空气后，会影响液压缸运动的平稳性，严重时会使液压传动系统不能正常工作。因此，在设计和使用液压缸时必须考虑如何排除空气。【教师】提问学生所有的液压传动系统必须设置专门的排气装置吗？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答对于要求不高的液压传动系统，可不设专门的排气装置，而是将液压缸的进、出油口【学生】聆听、理解、记忆通过老师的讲解，使学生掌握液压泵的类型、图形符号和典型结构第二节课问题导入（5min）液压缸的工作原理是什么？活塞缸、柱塞缸、摆动缸和组合缸的工作原理有什么区别呢？下面我们来分别学习这些类别的液压缸工作原理。通过问题导入，引起学生的学习兴趣传授新知（27min）三、液压缸的工作原理下面主要以活塞缸、柱塞缸、摆动缸和组合缸为例，介绍液压缸的工作原理。1．活塞缸在缸体内做相对往复运动的组件为活塞的液压缸，称为活塞缸。活塞缸根据其使用要求的不同，可分为双杆式和单杆式两种结构。1）双杆式活塞缸双杆式活塞缸的活塞杆从液压缸的两端同时伸出。根据其安装方式的不同，双杆式活塞缸又可以分为缸体固定式和活塞杆固定式两种类型。无论哪种类型，当其两活塞杆直径相同，且两腔的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的运动速度和推力便相等。因此，这种液压缸常用于要求往复运动速度和负载相同的场合，如各种磨床等。【教师】提问学生双杆式活塞缸的固定方式有哪些？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答双杆式活塞缸的缸体固定时要保证工作台移动范围位缸活塞有效行程L的3倍。活塞杆固定时要保证工作台移动范围是活塞有效行程的2倍。【学生】聆听、理解、记忆双杆式活塞缸的工作原理如图3-14所示（详见教材）。如图3-14（a）所示，缸体1固定在机床床身上，工作台4与活塞杆3相连。缸体的两端设有进、出油口，动力由活塞杆传出，进油腔位置与活塞运动方向相反。（详见教材）若回油腔直接接油箱，则回油腔压力约等于零，于是，双杆式活塞缸的推力和速度可用公式表示为（3-9）（3-10）2）单杆式活塞缸单杆式活塞缸有缸体固定和活塞杆固定两种形式。如图3-15所示（详见教材）为单杆式活塞缸工作原理图，其活塞杆从缸体的一侧伸出。【教师】提问学生单杆式活塞缸在两个方向的推力和运动时速度相等吗？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的答案单杆式活塞缸的特点是两腔的有效工作面积不相等，当向液压缸左右两腔分别供油，且供油压力和流量相同时，活塞（或缸体）在两个方向的推力和运动速度不相等。【学生】聆听、理解、记忆当无杆腔进油，有杆腔回油时，如图3-15（a）所示。（详见教材）（详见教材）【教师】点拨学生当单杆式活塞缸两腔同时通入液压油时，利用两端面积差进行工作的连接形式称为差动连接。在实际应用中，液压传动系统常通过控制阀来改变单杆式活塞缸的油路连接，使其有不同的工作方式，从而实现“快进—工进—快退”的工作循环。差动连接可在不增加液压泵流量的前提下实现快速运动，广泛应用于组合机床等设备的液压传动系统中。【学生】聆听、理解、记忆（详见教材）（详见教材）（详见教材）【教师】提示学生柱塞工作时总是端面受压，为了能输出较大的推力，柱塞一般较粗、较重。水平安装时易产生单边磨损，故柱塞缸适宜垂直安装使用。当其水平安装时，为防止柱塞因自重而下垂，常制成空心柱塞并设置支承套和托架。【学生】聆听、理解、记忆3．摆动缸摆动缸是一种将液压油的压力能转变为叶片往复摆动运动，从而输出机械能的液压执行元件。常用的摆动缸有单叶片式和双叶片式两种类型，如图3-18所示（详见教材）。定子块3固定在缸体1上，叶片2和摆动输出轴4连接在一起，当两油口A、B交替输入液压油（交替接通油箱）时，叶片即带动摆动输出轴做往复摆动运动，输出转矩和角速度。单叶片式摆动缸输出轴的摆角一般不超过280°，其输出转矩和回转角速度用公式表示为（3-17）（3-18）【教师】点拨学生摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封性较差，常用于机床的送料装置、间歇进给机构、回转夹具、工业机器人手臂回转装置和工程机械回转机构等中低压液压传动系统。【学生】聆听、理解、记忆（详见教材）（详见教材）。设活塞直径为，柱塞直径为，增压缸大端输入液压油的压力为，小端输出液压油的压力为，且不计摩擦阻力，根据力学平衡关系有（3-19）【教师】提示学生增压缸只能将高压端输出的液压油通入其他液压缸以获取大的推力，其本身不能直接作为执行元件。所以安装时应尽量使它靠近执行元件。【学生】聆听、理解、记忆2）伸缩缸伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成。如图3-20所示（详见教材），前一级的活塞与后一级的缸体连为一体（即活塞2与缸体3连为一体）。（详见教材）3）齿条活塞缸齿条活塞缸又称无杆式活塞缸，如图3-21所示（详见教材）。它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组成，活塞的往复移动经齿轮齿条机构变成齿轮轴的往复转动。齿条活塞缸多用于自动线、组合机床等的自动转位或分度机构中。通过讲解，让学生掌握液压缸的工作原理思政讲堂（8min）【教师】拓展讲解有关液压缸的故事2020年8月7日上午，石家庄黄壁庄水库事务中心机电运行处闸门班组的技术骨干高向辉已在水库坚守了近一个月。在水库正常溢洪道8号表孔的启闭机前，高向辉和同班组的宋绍辉，俯身检查液压缸上的每一枚螺丝。（详见教材）其实，每年进入主汛期后，不仅机电运行处职工24小时待命，黄壁庄水库事务中心近160名职工也全部取消休假，全员在岗待命。这份工作无疑是辛苦的，但在这些水库职工看来，能够守护一方平安，再苦再累也是值得的。【学生】聆听、理解